化工生产中系统工程的发展及应用研究

O 曾维平

（湖南有色金属职业技术学院 湖南 412006）

化工生产中系统工程的发展及应用研究

O 曾维平

（湖南有色金属职业技术学院 湖南 412006）

随着社会经济的快速发展，化工生产行业取得了很大的发展。而在科技水平不断提高的过程中，化工生产变得越来越复杂，其规模不断扩大，并且逐渐实现了自动化生产。化工系统工程作为一门应用性极强的学科，在不断发展的过程中逐渐受到社会的广泛关注，并且正处在蓬勃发展的阶段。本文将对系统工程进行简要概述，并根据化工生产的实际情况，对系统工程的发展进行分析，探讨系统工程在化工生产中的实际应用。

化工生产；系统工程；发展；应用

前言

系统工程出现在上世纪二十年代，是美国的相关研究者在构建全国性电话网络的过程中总结出的。自出现以后，系统工程很快取得了蓬勃的发展，而随着计算机的出现，其为系统工程的运算和信息处理提供了强有力的支持，并逐渐被当做系统工程相关活动开展的基础。从本质上来看就是在一定的基础上对现有的工程活动进行全面的整理和总结，能够为工程活动的系统构建提供必要的基础。而在现代社会科学技术更新速度不断加快的情况下，系统工程的实施有了更好的基础，这对系统工程的发展而言极其重要。而系统工程在化工生产中的应用能够让化工生产的效率和质量得到有效保障，所以对系统工程在化工生产中的应用进行研究就显得十分必要。

一、系统工程的定义及现状

1.系统工程的概念

在行业中化工系统工程还有一个名称叫过程系统工程，其综合了信息技术、控制技术、计算机技术、化学工程和系统工程等多学科的知识点，是一门综合性极强的学科。系统工程中的系统是一种复杂的研制对象，其由多个组成部分共同构成，并且这些组成部分之间存在很强的相互依赖和相互作用并且最终有效地结合在一起，这样组成的系统将会具有用户需要的特定功能。而在形成多个这样的系统后，这些系统又会有效结合在一起组成一个更大的系统。而对于系统工程而言，其就是用于对这个更大的系统进行规划研究以及设计和制造等一系列组织管理的专业方法。并且系统工程能够对所有系统都有效，所以系统工程的本质是一种组织管理技术。

2.系统工程的发展现状

(1)系统工程的标准体系日趋完善。目前，NASA已经建立了具有规范性的航天器设计指南，并且建立了技术标准体系。近来，NASA又启动了一项新的技术标准计划，其将会通过对非政府标准的吸收来实现新标准的开发，与国际标准和共享国家共同完成对系统工程标准体系的进一步完善。而欧洲空间标准化合作组织将各航天公司和ESA/ PSS、NASA、ISO的标准作为基础，建立起了具有全面性和系统性并且不断更新的系统工程标准体系，这样就能为航天系统工程的实施提供必要的活动参照和完备的技术依据。

(2)系统工程的支持能力日益提升。ESA和NASA等机构已经研发出航天器系统设计与仿真平台，并建立了协同设计机构，从而为各种大型和较为复杂任务的系统级设计分析与仿真提供了较为全面的支持。如NASA开发出了飞行器仿真系统和系统工程环境系统，并将这些技术应用到实际生产生活中，让系统工程得到了较好地支撑。

(3)系统工程长效机制不断完善。根据各国系统工程技术的发展来看，系统工程技术能力的突出优势主要体现在几个方面。其中首先是系统工程技术活动的规范工作程序已经形成并得到进一步的优化；其次，在科技不断发展的过程中，系统工程的仿真试验和应用平台的获得的支持得到增强；最后，在以往的研制经验基础上，形成了不断完善和丰富系统工程能力的长效机制，并且建立了长期的发展规划和部署。

二、我国系统工程的发展及存在的问题

1.系统工程在我国的发展

我国的系统工程研究在上世纪六十年代开始起步，并且在随后的时间内取得了飞速发展，其中不仅在理论方法的研究中取得了很好的成果，还在实践应用中得到了很大的进步。在我国系统工程研究不断发展的过程中，最初的实际应用主要是在组织管理领域，在技术工程领域也有一定的应用，但是经过长期的稳定发展，目前已经在社会经济和自然与社会的结合等多个领域有实际应用。另外，我国系统工程起步时的硬工程系统也在发展中实现了向软工程系统的转变，还由微观的分析转到了宏观战略，系统的规模也在不断的扩大。根据我国系统工程的实际情况，其在建模、分析和算法等多方面的理论方法上已经取得了广泛应用并取得巨大成就，并且在军事、社会和经济等各方面都有应用实例并且效果显著。系统工程在我国的应用为我国的经济建设提供了强劲的动力，并且得到国际上的广泛认可。

2.我国系统工程存在的问题

(1)规范体系不完整。在我国的系统工程应用中，不同的行业都根据行业的实际情况制定了相应的系统工程标准体系。但是根据系统工程的应用来看，这些已经形成的标准体系还不够完善。如没有开展对系统工程方法和规律等的持续研究，导致系统工程任务长效支持的机制未能形成。

(2)技术手段不完备。根据我国的系统工程发展现状来看，其中已经研发出多类面向系统设计、验证和在线支持的系统设计和方针系统，并且能够进行演示。但这些研究成果与工程的实际应用还存在一定的差距，不能为全系统集成设计和仿真提供有效的支持。另外，我国还没有协同设计部门，所以不能在协同平台和协同机制的基础上完成对多种项目的协同设计，其中尤其是不能开展总体方案的协同设计。

(3)实施经验的总结和应用不足。系统工程在我国的发展已经有五十年的时间，但是我国的研究人员到目前为止还没有对其中的成功经验进行完善的总结和利用，也没有对失败的经验进行较好地反思。这样就导致我国的系统工程未能建立起规范性的标准。而随着经验丰富的工作人员逐渐退出工作岗位，系统工程的相关经验将会逐渐流失，将会导致我国的系统工程难以正常发展。

3.我国系统工程的发展方向

根据我国系统工程发展的现状，以及未来对系统工程技术的要求，我国的系统工程研究仍存在很多薄弱环节，对我国系统工程的整体发展十分不利，所以我国的相关行业需要根据实际情况对系统工程发展的目标进行制定。其中首先要让系统工程标准体系的研究得到加强，从而尽早建立我国的系统工程标准体系。同时要通过多方合作，完成对系统工程标准规范的建设，并且提供系统工程各项活动的执行数据。另外，要对系统工程理论进行创新研究，并对系统设计技术进行综合性研究，总结我国系统工程发展过程中的经验，并实时跟进国际系统工程技术研究情况，从而为我国的系统工程发展创造良好的基础条件。除此以外，还要对我国的系统工程研究组织体系进行建立和完善，建立健全系统工程师队伍培养的有效机制，从而确保我国系统工程技术的长效持续发展。

三、系统工程在化工生产中的应用

在上世纪五十年代初期，由于化学反应工程学科和计算机技术的出现和快速发展，数学模型方法在两者的基础上得到巨大发展和广泛应用。之后人们便开始对化学工艺流程系统进行研发，希望能够在合理的技术经济条件下完成对最佳工艺系统的设计和操作控制。在上世纪六十年代，由过程控制论、数值计算方法、运筹学、系统工程和化学工程等学科的交差，过程系统工程逐渐形成。

现代社会将直观的整体论思维方式抛弃，并形成了还原论方法。还原论方法的出现让客观事物的认知得到实证化和精确化，并且其以片面和孤立的态度看待客观事物，是一种形而上学的思维方式。而这样的方法就会让客观认知事物的道路被堵塞，所以不能应用到事物的科学研究中。

对于化学工程而言，其以还原论方法在单元上的操作概念为前提，并且以设备设计计算和单元操作为研究对象，但是并没有经常将这些单元操作结合在一起形成完整的生产过程。但在对化工流程进行开发和设计的时候，不仅要对所需要的单元进行选择和设计计算，还要对该过程进行整体设计以让其效率达到最大化。对于经典化学工程而言，其主要是采用分析程序这种还原论，这样能够完成对综合和分析两种不同程序的区分，并且让两者之间保持一定的连续性，在对事物进行分解之后，就能让事物的行为从整体上通过每个部分得到解释。而在对过程单元之间的联系进行分析的时候，由于不能将每个部分的行为作为对整体行为的概括，因此以部分行为代替整体的还原论方法并不能被应用到整个过程流程的评估中。根据现代社会的实际发展情况来看，科学思维方式是在系统工程中应用最广泛的方法，其将化工生产的整个过程看做一个具有较强整体性的系统，并在实际应用过程中完整地分析其中用到的技术，然后对其分析进行整合并应用到实际生产中。而根据化学工程的学科发展来看，这也是学科发展的主要方向。

要完成对一个工艺过程性能的分析，就需要工艺过程划分为多个基本组成部分，然后建立这些部分的流程结构模型和数学模型，利用计算机对其进行模拟计算，然后完成对不同工况下系统性能的确定。同样，如果要对工艺流程分解后的各个部分进行性能分析，就必须要将这些部分划分为多个不同的现象，并利用数学模型来对其性能进行分析。而要综合成一个设定性能的化工厂，则需要对化工厂所有的组成单元进行合成。

化工系统工程，就是利用系统工程的方法对化工系统中存在的问题进行解决，从而实现规划、设计和操作的最优化。即在系统结构和单元设备已知的情况下，通过对系统的分析以及对有待设计的系统进行系统的合成，让过程系统的操作实现最优化。

总结

化工系统工程依据系统科学的观点和方法，将现代社会中的先进技术不断融入到其实际应用中，让系统工程的整体功能不断丰富，并且系统的完整性越来越高，能够满足更多用户的特定需求。随着我国经济的快速发展，系统工程技术的应用将越来越广泛，并且会逐渐深入到新的领域中，从而为我国的经济建设提供更强劲的动力，全面促进我国经济的发展。所以在现阶段我国主要是要将化工生产中系统工程的应用研究做到最好，并不断将新的技术应用到其中，促进我国系统工程技术的发展。

[1]邹志云,刘建友,王涛,于鲁平,吴春华,郭宁.精细化工领域过程系统工程技术研究发展趋势探讨[J].计算机与应用化学,2010,10:1456-1460.

[2]何潇.过程系统工程技术在中国石油化工的研究与应用研究[J].山东工业技术,2014,21:37+45.

Development and Application Research of Systems Engineering in Chemical Production

Zeng Weiping
（Hunan Non-ferrous Metal Vocational Technical Institute,Hunan,412006）

With the rapid development of social economy, chemical industry has made great development.And in the process of constantly imp roved science and technology level, the chemical production becomes more and more complex, the scale expands unceasingly, and gradually realizes automatic production.Chemical system engineering, as a discipline with very strong applicability , has attracted extensive attention of the whole soci ety in the process of continuous development, and it is at the stage of vigorous development.This article will take a brief overview of system engineerin g, and according to the actual situation of chemical production, take analysis of the development of systems engineering,besides, take discussion on th e practical application of systems engineering in chemical production.

chemical production；systems engineering；development；application

T

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曾维平（1983～），男，湖南有色金属职业技术学院，研究方向：化工系统工程。